时间：2022-11-16 18:24:56
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在深入学习实践科学发展观活动中，我们把“强化基础地位，建设民生水利，推动科学发展”作为学习实践活动的主题，以开展“水利基础设施建设集中突破年”活动为载体，精心组织，合理安排，扎实开展学习实践活动，学习调研阶段各项工作深入推进，水利重点工作进展良好，切实做到了“两不误，两促进，两提高”。
按照县委的安排部署和学习实践活动第一阶段工作总体要求，近期，我们组织局领导班子成员深入基层，深入群众，通过座谈讨论，个别走访等形式，就建设民生水利，推进科学发展进行了专题调研，广泛听取了广大基层干部群众的意见和建议，现结合实际，就建设民生水利，推进科学发展作简单的探讨。
一、全县水资源及水利工程建设基本概况
我县属于内陆地区，区位上处在黄土高原沟壑地带，气候为半干旱半湿润类型，年平均降雨量为599毫米，年蒸发量1403.3毫米，是降雨量的2.3倍，县境内仅有达溪河、黑河两条主要河流，水资源十分短缺。全县水资源总量为2.25亿立方米，其中入境水1.17亿立方米，自产水为1.08亿立方米，人均占有量998.4立方米,耕地亩均占有量276.6立方米。按水资源总量、现有人口及全县耕地总面积计算，分别是全国的0.8%、43%、18%全省的7%、86% 51%和全市的13.4%、89%96.5%。至20__年底，全县共建有各类水利工程163处，其中：人饮工程136处，灌溉工程19处（含两河灌区），防洪工程6处，水库6座，建成集雨水窖32381眼，新增补灌面积44071亩，发展有效灌溉面积49909亩。人饮工程通村率90%，解决了17.7万人6.4万头畜的饮水困难，全县累计完成自来水入户3.3万户，入户率达到了63%。在主要河道修筑防洪堤13.11公里，保护耕地20__公顷，保护人口1.3万人。全县还有10%以的村没有水利工程， 近40%的农户没有通上自来水。水资源短缺、水利基础设施薄弱成为制约全县经济社会发展的瓶颈。
二、目前存在的主要困难和问题
在调研中我们发现，目前我县水利工作还存在着基础薄弱、管理滞后、工程老化失修、服务体系不健全等困难和问题，与科学发展的要求、与人民群众的期望、与全县经济社会发展的形势还很不适应。主要表现在：一是我县水利基础设施建设历史欠账较大，随着经济社会发展对水的需求日益增长，工程型缺水矛盾更加突出。二是农村饮水不安全问题十分突出。至20__年底，全县农村人口中尚有4.34万人存在饮水不安全问题，占农村总人口数的19.6%。三是水利工程老化失修严重，综合利用效率低。县城及几条河流的河堤建设滞后；县域内六座水库及部分农村人畜饮水工程均建于70年代，工程老化失修严重，防汛隐患突出；灌溉设施不全，渠系淤积严重，渠系水利用系数低，灌溉得不到保障。( r1 |3，！ p’ f, z+ v* d3 p四是水环境恶化的趋势未得到有效遏制。目前，全县仍有大量的工业废水和城镇生活污水未经处理直接排入水域中，其中相当一部分进入了农村地区，造成地下水和地表水污染，这种状况直接威胁着广大农民的饮水安全。五是管理机制不适应水利发展要求。从调研情况来看，造成水利工程老化失修、效益衰减等问题，既有资金短缺的原因，也有机制上的根源。目前，大部分农村水利工程尤其是小型水利工程管理主体不明确，尚未形成一套良性的运行管理机制，水利工程的投入补偿机制未形成，工程水费收取困难，当前推行的农民用水户协会建设管理由于工程设施落后、思想认识不够等原因，也遇到了较大困难，造成工程日常管理维护经费短缺，水利工程使用周期缩短。五是基层水利工程管理不到位，导致农村人畜饮水工程供水不正常、供水秩序差，直接影响了农村群众正常的生产生活用水。六是水政执法还不到位。群众的节水意识、水法制意识还比较淡薄，人为破坏水利工程的现象时有发生，乱打井、乱取水、乱采砂的问题仍然存在，依法治水、依法管水的局面还没有完全打开。
三、解决水利发展突出问题的基本构想
按照建设民生水利，推动科学发展的总体要求，在深入调研，广泛听取各方面意见建议的基础上，我们提出了今后几年水利工作的总体思路和奋斗目标。
总体思路是：树立“一个理念”，突出“一个主题”，抓好“四个重点”。即：树立项目支撑，基础先行，改善民生，人水和谐的发展理念；突出建设民生水利、推动科学发展这个主题；主攻以支撑水利事业可持续发展为重点的项目建设，以水利基础设施建设为重点的民生改善工程，以完善体制机制，提升管理服务水平为重点的水利管理，以创建资源节约型、环境友好型社会为重点的节水型社会建设四个重点。
总体目标是：着力构建“六大体系”，切实抓好“六个关键”，努力推进“五个转变”。“六大体系”：一是防洪保安体系。加快流域综合治理，提高防洪、排涝保障能力，形成较为完备的防洪体系。二是全县农村安全饮水保障体系。积极争取完成4.34万人饮水安全工程建设任务，让城乡居民喝上安全水、放心水。三是农田灌溉体系。通过对中小型灌区全面更新改造，加快小型农田水利建设，全县农田有效灌溉面积和旱涝保收面积恢复到历史最好水平，保障粮食安全。四是城乡统筹协调发展的水资源水环境保障体系。对县境内的达溪河、黑河两条主要河流进行全面治理，依法保护水源，加强水资源配置，建立节水型社会。五是诚信健康的水利管理体系。建立健全完备的水利管理制度，使水利工程管理上台阶、上水平，有效提高农村饮水保障率、及时率。六是高效的涉水事务社会管理和公共服务体系。建设一支依法行政、作风过硬、技术优良、攻坚克难的水利建设和管理队伍。“六个关键”：把维护人民群众的根本利益作为水利发展的出发点和落脚点；把实现人水和谐作为水利发展的核心理念；把水资源配置、节约和保护作为水利发展的工作重心；把统筹兼顾作为水利事业发展的根本方法；把因地制宜、分类指导作为深化水利发展的重要措施；把坚持改革创新作为推进水利发展的不竭动力。“五个转变”: 在管理理念上，要加快从供水管理向需水管理转变；在规划思路上，要加快从无序规划向有序规划、合理规划转变，把水资源合理开发利用和节约保护相结合，站在全县水利科学发展的高度，科学谋划，合理规划；在保障措施上，要加快从治
理为主向预防为主转变；在用水模式上，要加快从粗放利用向高效利用转变，积极探索节水型社会建设的模式与途径，大力推广运用节水型器具，倡导文明的生产和消费方式，逐步形成节约用水的行为规范和社会风尚；在管理手段上，要加快从行政管理向综合管理转变，积极培育和发展农民用水者协会，鼓励群众参与水利管理、水价制定、水权转让等决策。四、实现水利科学发展的工作重点
建设民生水利，推动科学发展，就是要切实破解水利发展难题，实现水利可持续发展，不断满足人民群众和生态环境建设对水的需求，以水利事业的可持续发展促进全县经济社会又好又快发展。当前，要破解这些发展难题，就得从以下几个方面下功夫：
第一、争上项目，破解资金难题，在科学兴水上集中突破。当前，水利工作既面临着难得的发展机遇，也面临着严峻的挑战。就我县而言，水资源短缺、水利基础设施建设薄弱，农村群众饮水不安全等问题亟待我们去解决，而目前国家出台拉动内需的投资政策，加大对水利的投资，为我们提供了难得的机遇，我们一定要抢抓机遇，争上项目，重点围绕解决农村群众饮水安全、灌区续建设配套、水库除险加固、中小河流治理等方面积极论证，多方争取，确保到二0__年解决全县4.34万人饮水不安全问题，完成1座小（一）型和5座小（二）型水库除险加固任务，在08年完成达溪河灌区改造任务的基础上，争取在20__年完成横渠灌区续建配套任务，最大程度地发挥两河灌区的灌溉能力，提高农业生产效益。
关键词：水力学;教学改革;水文气象
水文气象学是研究水圈与大气圈界面上发生的物理规律、过程及其演变规律的一门学科。它既是应用气象学的一个分支，又是水文学的重要组成部分。目前大气、陆地和海洋水分循环系统综合模型的研究，使水文气象学的发展受到了广泛重视[1]。2011年6月南京信息工程大学率先成立水文气象学院（以下简称“我院”），并于同年进行大气科学（水文气象方向）本科专业招生，为解决洪涝、干旱、台风、山洪、泥石流等极端水文气象事件培养复合型人才。水力学是高等工科院校不少专业特别是水利类专业的一门重要技术基础课。笔者借鉴已有的教学手段，结合水力学课程特点，积极探索理论学习和动手实验相结合、多种教学手段并存的教学模式，力争取得水力学课程的最佳教学效果。
一、根据课程特点，确定教学主线
1.水力学课程特点
水力学课程具有概念多、公式多、推导多、计算难的特点。其研究内容包括“水静力学”和“水动力学”;研究方法主要是利用物理学和理论力学中相关的运动规律和原理，运用高等数学中的积分、求导等计算方法，推导水力学公式，用于挡水、输水及泄水建筑物的计算和设计，具有较强的工程实践性。
作为一门应用范围相当广泛的技术基础课，水力学教材种类繁多。但目前不同机构或部门组织编写的教材基本上是采用20世纪50年代前苏联洛强斯基的课程体系框架[2]，在很大程度上能够满足目前水力学教学的需要。对于水文气象学这个新兴的专业，没有经验可以借鉴。为了较好地保证教学工作的顺利进行，分别以吴持恭主编，高等教育出版社出版的《水力学》（第4版）教材（国家级精品教材）和赵振兴等主编的《水力学实验》作为课堂教学和实验用书。
2.确定教学主线，探索“教―学―做一体化”模式
水力学基本原理、工程应用和水力学实验是该课程的三大组成部分。基本原理和理论是课程的基础，工程应用是基础的应用和体现，水力学实验可以验证、加深和巩固理论课所学知识，三者相辅相成，是一个不可分割的整体。
教学方法或手段是教师向学生表达教学内容、传授课程知识的途径。在理论性和实践性较强的水力学课程教学过程中，坚持启发式教学，重点讲清基本的概念、原理和方法。根据教学内容，分阶段进行课堂总结，将相关内容连贯起来，变零散知识为整体知识，提高学生综合分析问题的能力。
由于水力学涉及高等数学、大学物理、理论力学等知识，理论推导复杂、概念和方法多且易混淆，学生普遍反映这是一门难学的课程。为了充分调动学生的积极性、主动性和创造性，我院成立了水力学兴趣小组。按照教学进度，安排小组成员参与实际工程设计，使学生变被动为主动，极大地提高了其学习兴趣和解决问题的能力。
水力学试验是揭示水流运动规律的一种重要手段。通过观察水流的静止和机械运动现象，了解水流运动的一般规律，学会量测水力要素和使用基本仪器的方法，掌握基本的实验技能;培养学生分析实验数据、整理实验成果和编写实验报告等方面的能力以及良好的实验室工作习惯和科学素质，为今后的工程设计和科学研究打下必要的基础。
二、水力学课程建设与实践
1.教学内容灵活化
基于“教―学―做一体化”教学模式，应针对不同内容，采取不同的教学方法。如三大方程是重点，应详细讲解。另外，我院购进了全套的水力学实验设备，每套设备有2台仪器可供使用，一次实验安排2～3个实验内容，保证每个同学均有机会动手操作。课余时间，实验室对学生开放，鼓励其进行创新性实验研究。
2.教学手段多样化
多媒体可将水力学中很多难以用语言表达清楚或学生很难理解的水力现象展示给大家，把抽象、难懂的问题变得直观、易懂，因此其成为水力学课堂教学中的重要手段。但由于该课程自身的特点，全部使用多媒体并不能达到较好的教学效果，因此，采用多媒体和板书相结合的授课方式，可大大提高教学质量，达到事半功倍的教学效果。同时在教学中鼓励学生参与教学，在课堂上采用学生讲课、讨论、提问等方式，从而增强学生的参与意识，活跃学习氛围。
参考文献：
[1]尹义星.普通水文气象学课程探究式教学模式探讨[J].安徽农业科学，2013（27）.
2、实验仪器和药品:分液漏斗,铁架台(带铁圈),溴水,CCl4
3、实验步骤:] 您正浏览的文章由kt250.COM(第一·范·文网)整理，版权归原作者、原出处所有。
取少量溴水加入分液漏斗,加CCl4,振荡,静置,分液
关键词：明渠流；实验装置；创新性实验；实验平台；旋转式；水槽
中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：16721683（2015）05100803
Development and application of comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow
RONG Guiwen，YUAN Yue，XIAO Baiqing，XU Guangquan
（College of Earth and Environment，Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China）
Abstract：In order to cultivate the innovative ability of college students and overcome the disadvantages in the experiment device of single open channel flow，such as simple experiment content，occupation of large area，and high cost，a comprehensive experiment platform for rotatable open channel flow was developed based on the conventional hydraulic experiment apparatus and basic principle of fluid flow.The experiment platform used the rotatable method to integrate different open channel flow experiments，which can meet the demand of conducting various conventional open channel flow experiments in the same platform，and the demand of modern teaching including the comprehensive，designed，and innovative training plans.The platform has the advantages of perfect design，complete function，and convenient reestablishment，which is of important significance for the cultivation of innovative talents with water conservancy major.
Key words：open channel flow；experiment device；innovative experiment；experiment platform；rotatable mode；flume
天然河道、人工渠道以及水流未充满全断面的管道中的水流都属于明渠流[1]，明渠流是水力学研究的重要内容。水力学实验在水力学学科发展中占有很重要的地位，是整个水力学理论教学不可替代的环节[23]。然而目前高等学校的水力学实验教学仍存在诸多与现代高等教育理念不相适应之处，例如实验平台不完善、功能单一，一个实验装置只能满足一类实验需要，实验多为演示性、验证性实验，缺乏新意，很难激发学生自主学习与创新的兴趣，不利于培养学生的创新意识和创新能力[4]。同时，现有的明渠流实验装置存在设备体积大、占用实验室面积多、成本高的不足，致使配置的实验装置台套数都较少，尤其是高校扩招后，传统的明渠实验装置难以满足实验教学和创新能力培养的需要，严重影响工科高校水力学的实验教学和创新驱动[5]。
本文在研究传统水力学实验装置和流体运动基本原理的基础上，采用旋转方式创造性地将多种水力学明渠试验集为一身，自主研发了一套旋转式明渠流综合实验平台。该实验平台能够满足学生在同一实验平台上进行多种常规水力学和流体力学实验的需求，能够满足高校创新创业训练计划等现代教学的要求。
1 综合实验平台
1.1 实验平台设计思路
长期以来，受传统观念等方面的限制，水力学实验大多以单一的验证性实验为主，综合设计性实验几乎没有，实验教学缺乏灵活性[6]。为了促进高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才，高校要高度重视大学生创新创业训练计划对推动人才培养模式改革的重要意义，重视大学生创新创业训练计划实施的条件建设[7]。本文设计了一种旋转式明渠流综合实验平台，将传统的多种实验明渠水槽和回水槽通过旋转轴和弧形固定翼连接构成平台的旋转明渠系统，旋转轴通过两端支架支撑，旋转明渠系统主体为四个对称的旋转明渠水槽和四个对称的旋转明渠回水槽，旋转明渠回水槽设置在槽底与旋转轴之间。同时，综合实验平台设计有水箱和固定明渠系统。装置的特殊设计能够实现了在一个水箱、一个固定明渠系统和一个旋转明渠系统组成的实验平台上开展多种明渠流实验的目的，不仅节约水泵和水箱，而且节省实验占地面积和空间，符合我国资源节约型社会建设要求。
1.2 实验平台结构
旋转式明渠流综合实验平台由水箱、固定明渠系统和旋转明渠系统三部分组成，见图1。
1旋转明渠水槽；2明渠水槽底床；3水槽固定翼；4明渠回水槽进口；4明渠回水槽出口（三角量水堰）；5旋转轴；6升降阀；7支架；8水泵；9压力管道；10刻度尺；11储水箱；12消能罩；13溢水回流管；14溢水过渡箱；15支架；16螺纹杆；17挡板滑动槽；18有机玻璃挡板；19稳水箱（源头）；20梯形水流出口；21固定明渠水槽；22水槽衔接缝（卡槽）；23活动水位测针；24测针滑动架。
图1 实验平台结构立体图
Fig.1 Stereogram of experiment platform
水箱为两层、三箱结构，包括下层的储水箱、上层的稳水箱和溢流箱，在储水箱靠近固定明渠水槽一侧的壁面上设有三角量水堰，三角量水堰与固定明渠回水槽出水口连通，在稳水箱靠近固定明渠水槽一侧的壁面上设有梯形出水口，储水箱和稳水箱通过压力管连通，压力管上设有抽水泵，储水箱和溢流箱通过溢水回流孔连通，稳水箱和溢流箱之间通过在挡板活动槽中活动的溢流板分隔，明渠中的流量通过旋转螺纹杆调节溢流板高度来控制。
固定明渠系统位于水箱和旋转明渠水槽之间，由固定明渠水槽、固定明渠回水槽构成，固定明渠水槽位于固定明渠回水槽正上方，固定明渠水槽截面为梯形，固定明渠回水槽截面为弧形，固定明渠水槽的进水口一端连接固定在稳水箱的梯形出水口，固定明渠回水槽出水口与储水箱上的三角量水堰连通。
旋转明渠系统主体为四个对称的旋转明渠水槽和四个对称的旋转明渠回水槽。如图2所示，相邻的明渠水槽和明渠回水槽之间通过30°弧形固定翼和旋转轴连接，旋转明渠回水槽设置在槽底与旋转轴之间，旋转轴两端通过支架支撑。明渠水槽和明渠回水槽之间是明渠试验水槽底床，每个明渠水槽的槽底末端均设置有许多出水孔，出水孔与明渠回水槽进口相通，在明渠水槽和明渠回水槽右端设有挡水板。在旋转明渠系统靠近固定明渠系统的一端设有用于密封衔接的橡皮圈和卡扣。旋转明渠系统每次旋转90°后，其中一个旋转明渠水槽恰好与固定明渠水槽完全吻合，明渠通过橡皮圈和卡扣密封衔接后连接为一个整体，相应的回水槽也连接为一整体，并与水箱相通组成一个可循环系统。旋转明渠水槽底坡可调节1°～5°，不同的旋转明渠水槽中设置不同类型的水工建筑物。旋转明渠上的活动水位测针用来测量明渠中的水位。通过储水箱外壁的刻度尺读数和三角量水堰流公式[8]计算明渠水流流量。
图2 旋转明渠横截面
Fig.2 Cross section of rotatable open channel
1.3 实验平台功能
1.3.1 开展常规明渠流实验
利用该综合实验平台提供的水箱、固定明渠系统和旋转明渠系统，学生在此实验平台上进行简单改装，即可完成常规性明渠流实验和测量实验[5，911]。
在水力学中，把顶部溢流的泄水建筑物称为堰，过堰的水流，当没有受到闸门控制时为堰流。堰流的特点是水流的上方为仅受重力作用而降落的连续变化的光滑曲面，水流的下方受到堰体型的控制。堰流的过流能力与堰的体型有很大的关系，不同体型的堰，其堰上水流的形态也不同。在某一条旋转明渠水槽中分批设置不同体型的薄壁堰、实用堰和宽顶堰，能够开展矩形薄壁堰流实验、三角形薄壁堰流实验、曲线型实用堰流实验、折线型实用堰流实验、宽顶堰流实验以及宽顶堰的堰顶水深实验。
在水利工程中，为控制过堰流量，常在堰顶安装闸门，当过堰的水流受到闸门控制时为闸孔出流。闸孔出流的特点是水流上方受闸门控制形成不连续变化的曲面，水流下方受到堰体型的控制。影响闸孔过流能力的主要因素不仅有堰的体型，还有闸门的型式和控制方式。为了观察闸孔出流现象，可以在另一条旋转明渠水槽中分批设置平板闸门和弧形闸门，开展平板闸门流量实验、弧形闸门流量实验。
圆柱绕流问题是研究流体绕物体流动的典型水动力学问题。通过实验测量实际流体绕圆柱流动时的表面压强分布规律，能够更好地帮助学生理解圆柱绕流中的前后驻点、最小压强点、压强系数特征，观察圆柱后部发生的流动分离现象。在第三条旋转明渠水槽中设置不同数量、不同布局的圆柱，可以开展圆柱绕流实验。
水跃和水跌是明渠非均匀流中常见的急流与缓流过度的急变流。当明渠中的水流由急流过渡到缓流时，会产生一种水面突然跃起、剧烈旋滚的水跃现象，常发生于泄水建筑物的下游；当处于缓流状态的明渠水流遇到陡坡或突然扩大的渠道断面时，水面会迅速降落产生一种由缓流向急流过渡的水跌现象。在第四条旋转明渠水槽设置潜坝或跌坎，观察明渠的水跃和水跌现象。
1.3.2 开展设计性明渠流实验
实验设计训练是培养学生创新精神、创新能力和创新思维的有效手段，该综合实验平台具有开展水力学相关的设计性、创新性明渠流实验的功能。如，在旋转明渠系统中，布置模型沙进行泥沙推移（跳跃、滚动、滑动）运动和悬移运动等观察实验和量测实验[12]，设置丁坝、顺坝或锁坝开展水工整治建筑物附近流场、自由水面变化和紊动现象等观察实验[13]，布置水草开展植被水流运动特性实验[14，15]，增加消能工开展底流消能、挑流消能和面流消能等消能演示实验[16]，修改溢流堰剖面形状开展坝体优化等探索性实验，在明渠水槽中布置弯道开展弯道水流运动综合实验 [17]。学生通过自行设计、改造和加工模型，能够激发自身的主动性、积极性和创造性，能够从自身所长与兴趣出发，积极参与实验实践活动，在探索、研究、创新的实践训练过程中，提出自己的观点与见解。
2 实验平台使用模式与实践
2.1 实验平台使用模式
在综合实验平台的使用过程中，坚持“开放式、启发式”实验模式，最大限度地发挥学生的主动性、能动性和创造性，促进学生主动探索性学习，提高学生的学习兴趣。实验平台的使用模式可归纳如下。（1）使用前，教师提出实验目的和要求，学生自行拟定实验方案、设计实验思路。这一阶段注重培养学生的独立思考能力和创新设计能力。（2）使用中，学生独立摸索实验平台水箱、固定明渠系统和旋转明渠系统各组成部件的功能和使用方法，根据拟定的实验方案、实验思路亲自动手实施，必要时，允许学生自己制作、改装相应的部件进行探索性实验。这一阶段注重培养学生的动手能力和实践能力。（3） 使用后，学生独立从实验数据和实验现象中分析相关实验的水动力特性，查阅国内外相关实验资料，撰写实验报告，并做实验成果汇报。这一阶段注重培养学生的分析能力和表达能力。对有创新性的实验成果，教师鼓励和指导学生撰写学术论文，在学术刊物上发表或在学术会议上交流。
2.2 实验平台应用实践
综合实验平台建成以来，先后开展了一系列的综合性、设计性和创新性实验研究，取得了非常理想的教学成果。许多师生在此实验平台上进行了“曲线型实用堰剖面设计实验”、“折线型实用堰剖面设计实验”、“平板闸门流量实验”、“弧形闸门流量实验”和“明渠水跃和水跌实验”等自主创新性实验，完成了多篇毕业设计和毕业论文。目前，学生正在该实验平台上进行智能化操作的探索研究。
3 结语
本文介绍了由水箱、固定明渠系统和旋转明渠系统组成的旋转式明渠流综合实验平台，通过旋转和对接方式将不同的明渠水槽及相应的明渠回水槽与同一个固定明渠系统贯通，实现了仅在一个水箱、一个水泵提供水源的前提下进行一系列明渠水流自主创新设计实验研究的目的，克服了传统明渠流实验装置功能单一、占地面积大、建设成本高等缺点，为水力学传统基础实验教学向综合设计性实验教学转变提供了新思路。具有系统灵活、改造方便、水资源节约、功能强大和适应性强等特点，有重要的实用价值及推广应用前景。
参考文献（References）：
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[4] 赵明登，曾玉红，槐文信，等.水力学综合性设计性创新性实验系统研究与应用[J].高等理科教育，2010，94（6）：115117.（ZHAO Mingdeng，ZENG Yuhong，HUAI Wenxin，et al.Research and Application of Hydraulic Experiment System of Comprehensiveness and Innovation[J].Higher Education of Sciences，2010，94（6）：115117.（（in Chinese））
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[7] 教育部.关于做好“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练计划实施工作”的通知[EB].教高函[2012]5号.（The Ministry of Education.The Notice about the Implementation of College Students Innovation and Enterprise Training Plan on "Undergraduate Teaching Project"[EB].Teach High Letter [2012]No.5.（in Chinese））
[8] 李炜.水力计算手册[M].中国水利水电出版社，2006.（LI Wei.Hydraulic Calculation Handbooks[M].China Water Conservancy And Hydropower Press，2006.（in Chinese））
关键词：双语教学；SPOC；教学模式；流体力学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0249-02
一、引言
随着全球经济一体化的不断发展，对复合型人才的需求越来越大，高等教育的国际化也逐渐成为发展趋势。国内高校如何实现人才的国际化提高教育的国际竞争力，引起广泛的思考。双语教学被认为是高等教育国际化的重要内容。流体力学课程是能源动力类专业及机械类部分专业的专业基础课，具有较强的工程性、技术性和实践性，课程基础知识与生产生活实际密切相关，除流体力学的基本理论和方法讲解外，还需注重实验测试、工程应用等实践教学。双语教学可以使学生具备一定的专业英语技能，采用原版教材接触国外最新的专业知识，使在人才培养上与国际接轨成为可能。但是流体力学双语教学存在一些问题，实践教学部分如何体现双语授课及其意义与价值，还需进一步思考，流体力学双语教学模式仍处于探索阶段。
二、流体力学课程双语教学现状
1.教学目标不够清晰。流体力学课程本身概念多、专有名词多、流动原理复杂，用中文教学时部分学生尚且不能很好地完成该课程的学习，双语教学时通常引进原版的英语教材，学生英语水平参差不齐，对于英语水平不佳的学生来说，学习难度将进一步提高，流体力学双语教学往往变成了专业外语课，专业词汇及专业术语的解释占据了课堂大部分的时间，忽视专业知识的讲授，与双语教学实施的初衷大相径庭。
2.缺乏专职的双语教学师资。双语教师既要精通专业知识，又要有较高的外语水平，能流利地应用外语讲授课程。目前，担任双语教学的教师主要是外语水平相对好的专业课教师，没有受过系统的语言教学方面的训练，遇到突发事件时，很难用英语准确、充分地表达自己的想法。另外，承担双语课程的教师一般比较年轻，教学经验不足，教学手段、教学方法和教学能力还需进一步完善。
3.学生接受度不佳。双语授课时，通常是教师用英文向学生传授知识，学生始终是被动地听讲、被动地接受英语和专业知识，师生之间几乎没有互动，学生的英语听说能力、英语应用能力依然得不到锻炼。双语教学过程中必然会涉及大量生僻的专业词汇，学生很容易由于一些句子没听懂，产生畏难情绪，影响课程双语教学效果。
三、MOOC模式与SPOC模式
MOOC（Massive Open Online Course，大规模开放式在线课程）模式将多种形式的数字化资源放在网上，学习者反复观看教学视频，理解课程讲授的知识。将MOOC模式应用到流体力学双语教学中，可以有效解决学习者由于英语水平不高而引起的学习困难的问题。然而，MOOC模式下的教学活动主要是以知识为中心的理解类活动，个性化学习和学习体验缺失，虚拟实验无法替代真实实验。流体力学课程除了要求学习者掌握基本知识点外，还要求学习者学会知识点的应用。MOOC模式下单一的线上教学不足以激发学生的热情，课程完成率不高的缺点亦广为诟病。流体力学课程双语教学的目的在于在讲授流体力学知识的同时，培养学生具有较强的英语应用能力，学生若不能有效地完成课程学习，则新教学模式的探索就显得毫无意义。SPOC（Small Private Online Course）是小规模限制式在线课程，其受众可以限制为在校大学生，设计和利用优秀的MOOC资源，克服MOOC单一的线上学习的缺点，实施混合式教学，将MOOC之所长与面对面教学融为一体，增加师生互动，激发学生的学习热情，提高课程完成率和学习成绩。因此，SPOC模式将更加适合流体力学双语教学，帮助教师与学生突破英语水平不高的限制，高效地完成流体力学知识的讲解与学习，同时提高教师与学生的英语听说能力及英语应用能力，实现教学相长的良性循环。
四、流体力学SPOC双语教学资源
1.流体力学SPOC双语课程教学视频。众所周知，看电影学英语是提高英语水平的一个好方法，通过视频看情节，重复听取单词，更加容易了解单词的发音及其用法，当然还能学到更加地道的生活化语言。受这一方法的启发，引进国外优秀的流体力学MOOC资源，根据国内大学生思维方式、知识结构的特点进行优化，编写双语教材，精心制作流体力学SPOC双语课程教学视频，让学生听英语学流体力学知识。
2.流体力学SPOC双语实践教学视频。流体力学SPOC双语教学开展3～4周后，学生对流体力学课程及专有词汇有了一定了解，此时可以开展流体力学SPOC双语实践教学。双语实践教学视频仅提供流体力学专有词汇的中文意思，要求学生逐渐适应全英语教学。在视频页面显示实验名称，提供英文版实验目的、实验原理及实验步骤、实验数据处理方法说明、实验报告撰写要求及思考题回答要求，这部分文本依然提供鼠标取词功能，帮助学生理解实验要求。流体力学SPOC双语实践教学视频可以不局限在本校流体力学实验室能开设的实验，可以是国外的实验装置、先进测量方法等的解说，让学生了解学科的前沿知识。
五、教学过程
1.课堂教学。流体力学双语课开课前，教师将每次课的授课内容、相应的教材章节、相关的双语课程教学视频列表发放给学生，让学生明确SPOC双语教学模式下教与学双方所需要的改变与努力，以期获得良好的教学效果，同时师生共同提高英语应用能力。课堂教学采用翻转课堂的讲学模式，要求学生课前观看SPOC双语课程教学视频，理解视频中的主要内容，思考教师前一次课布置的讨论主题。在课堂上，教师讲评教学视频中的重难点，不再讲解课程的全部内容，课前备课的精力不再集中在背熟讲稿，而是更专注于主题的设置、问题的解答及流体力学知识的应用方法，预估学生可能的回答内容并准备合理有度的评论。组织学生学习小组，一个自然班通常为30名学生，分成6组，每组5人，设小组长1人。每次课教师针对重点与难点准备30个问题，基本从易到难设置，分成五轮问答。每轮小组抽签得到问题，各小组派一名学生回答，若用英语回答正确得25分，用中文回答正确得20分，回答不完全正确，由教师酌情给分。每组各成员得分之和即是该学习小组的得分，多次平均后作为平时成绩。
2.实践教学。基于流体力学SPOC双语实践教学视频，实践教学改变了传统实验教学模式。按照原有的教学方式，学生进入实验室，教师针对实验台讲解后，学生立刻开始做实验采集数据，没有时间深入思考实验相关流体力学知识，很难将理论与实践联系起来。在SPOC双语教学模式下，学生在实验前先观看相关视频，进入实验室后，实验指导教师拿出测试卡要求学生答题，全部正确后，学生才进入实验室采集数据。学生仍以课堂学习时的学习小组为单位进入实验室，采集并整理数据，形成全英文的实验报告。流体力学SPOC双语实践教学视频要求每位学生均观看，测试卡答题可由学习小组派代表完成测试，实验操作、实验数据处理以及实验报告撰写等任务由学习小组自行安排分工，小组成员协同合作，培养学生的团队合作精神。在SPOC双语教学模式下，要求学生观看双语实践教学视频8个，学生学习小组根据各自的兴趣爱好选择2个，完成实验数据采集，整理分析形成英文实验报告。教师根据实验数据及思考题准确程度给分，两项实验平均分为各学习小组的实验成绩。
六、课程考核
流体力学SPOC双语教学采用多样化的考核形式，最终成绩由课堂平时成绩（40%）、实验成绩（20%）、学习小组组长打分（10%），学生自评分（10%）及期末考试成绩（20%）组成。其中课堂平时成绩及实验成绩占60%，大幅降低了期末考试成绩的所占百分比，鼓励学生在平时认真准备双语课程的学习，真正做到学以致用。其次，课堂平时成绩、实验成绩均是以学习小组为单位给出的团体得分，要想获得好分数，各成员必须共同努力。学习小组组长对各成员打分，占最终成绩的10%。学生自评分是学生对自己的评价，在学期结束时总结自己的学习成效，占最终成绩的10%。期末考试试卷设置50%的英语题量，占最终成绩的20%。
七、结语
流体力学SPOC双语教学新模式的关键在于优质的SPOC视频教学资源和师生之间的互动配合，学习世界一流大学的教学视频优化SPOC教学资源，可以快速缩小与世界一流大学教育水平的差距，教师备课的重点由知识传授转变为知识的深入理解与应用，学生从被动地接受知识转变为主动学习知识并尝试应用。并且，教师与学生的英语听说能力、英语应用能力都能得到锻炼。在流体力学SPOC双语教学模式下，教师有更多的时间准备创新性的教学设计与教学内容，学生以团队形式组队学习，在课堂上与教师互动，培养学生灵活应用知识的能力与创新能力。基于流体力学SPOC双语教学模式，可以形成优质的双语教学师资队伍，培养学生具备创新精神、双语沟通能力和团队合作能力，满足教育国际化的需要。
参考文献：
关键词 流体力学管理 创新能力
流体力学是一门技术基础课，在工程领域应用广泛。流体力学实验室承担了我校农业水利工程、水利水电工程、农业建筑环境与能源工程、土木工程、热能与动力工程、环境工程和气象工程等八个专业的实验课。为了进一步加强基础课教学实验室的建设与管理，提高教学质量，适应开放式实验教学的需要，在学校的大力支持下，我们从硬件建设、计算机系统管理、实验教学方法、实验项目管理与设置等方面进行了改革与实践。建立起较为完整的实验室管理体系。中国农业大学水利与土木工程学院实验室通过了北京市教育委员会高等学校基础课实验室评估。
一、实验室基本设备的更新与完善
实验室仪器设备的水准直接影响到实验教学质量，从1980年到2002年，由于缺少经费，流体力学实验室的实验仪器设备陈旧老化，仪器套数少，远不能满足一个标准班教学实验的使用，造成学生在做实验时动手率低，实验中调试排气需占用大量时间。书本上经常提到一些流动现象，如：层流、紊流、射流、真空度、旋涡、水击、虹吸、空化和边界层等基本概念，由于没有必要的教学仪器，学生不能直接观察，难以理解透彻。
我们和清华大学水力学实验室联合开发了31台（套）新型实验仪器：静水压强实验仪、静水总压力实验仪、能量转换实验仪、文透里流量计实验仪、雷诺实验仪、局部水头损实验仪、沿程水头损实验仪、水面曲线实验仪等，同时对原有实验设备进行了设计、改造和更新。目前流体力学实验室建有小型水槽1个、大型水槽2个、明槽非均匀流水面曲线实验仪，实用剖面堰与宽顶堰溢流实验仪，明槽水跃实验仪，有压地基渗流水电比拟实验仪，调压井水击实验仪，空气粘性实验仪和流线漩涡流谱实验仪以及各种模拟实验仪和管流实验仪等設备，用这些设备可完成17种教学实验。
更新改造后，实验仪器设备更具优势：满足了把理论与实践相结的实验教学的需要。在测量精度、可视性及实验原理方面，均达到国内最先进水平。 在可视性强方面，学生能直接观察，容易理解旋涡、射流、突然扩大、突然缩小、空化等流动现象，所以对基本概念理解得更加透彻。小型化的实验设备、供水系统自成一体且占地面积仅为0.98M2 。而传统的流体力学实验设备却与之相反。这为学生独立操作创造了有利条件。小型化的实验设备，测试性能强，调试排气占用时间少，测量精度高。我们还对雷诺实验仪的恒定水头稳水段进行了改造，设计了隔水板，让水流形成绕流状态，使临界雷诺数的测定准确度大大提高，层流状态也很容易调试成功。
二、流体力学实验室的管理
我们对流体力学实验室实行了规范化管理，建立了计算机系统管理：实验项目管理，实验项目综合管理，实验专业班级管理，仪器设备管理，低值仪器设备工具明细管理，实验课计划管理，实验运行记录管理，学生实验报告存档管理，并建立了新的规章制度。设备帐目管理网络化，实验室与学校设备处直接网上连通。
三、实验教材的更新和完善
为了适应开放式实验教学，满足仪器更新和高标准实验的需求，我们新编了实验指导书，这部实验指导书，把测量流体、水位、流量的传统方法和现代方法一一作了重点介绍。并将各种实验设备的基本数据重新率定，实验成果分析的思考题注重理论与实践相结合，使学生拓展了思路，扩大了知识面，为未来创新奠定了基础。
四、创建开放型实验室和设计性综合实验
（一）创建开放型实验室。为了培养学生的实践能力，加强实验操作的基本功训练，实验室向学生开放，这为学生提供了创造性实验的环境和机会。学生可以自命题目、自行设计方案、也可选择大纲以外的实验项目进行实验，学生需首先向实验室提出书面申请，方可安排进行实验。学生也可以按各专业教学大纲的要求，1-3人自由组合进行实验，如果该实验结果不理想，所得数据不准确，未能达到要求，他们可以重做而不需要做书面申请。在实验过程中，指导教师随时进行辅导。
（二）在实验教学中，我们开设了设计性综合实验，其特征主要表现为：内容的复合性，方法的多元性，手段的多样性。这样能够使学生开阔思路去探究，去发现问题，然后找出解决问题的方案。设计性综合实验改变了原有的理论式的传统模式，这有利于学生实践与创新能力的培养。在教师的指导下， 学生自已动手，将自己的设想付诸于实践。学生在实验的过程中培养了自己的创新意识。这种把理论与实践相结合的实验方法，倍受学生欢迎。
以上我们所试行的流体力学实验教学与管理的探究，受到了学生的普遍欢迎，取得了理想的教学效果，提高了学生创新和综合实践的能力。我们将继续努力，为了21世纪中华民族的伟大复兴，培养出更多的优秀人才。
关键词: 化学需氧量；生化处理；序批式活性污泥法；折流式厌氧反应器
0 引言
中海石油（中国）有限公司湛江分公司涠洲终端处理厂于1998年8月正式建成投产，是中海油湛江分公司第一个自营综合性油气处理终端。涠洲终端厂原有的电解法污水处理工艺在除油、脱硫、悬浮物等方面有较好的处理效果，曾一度满足了小排量污水COD（化学需氧量）处理的要求。但是旧的COD电解处理方法存在处理量少（日处理量80立方米左右）、维修工作量大、维修成本高、操作不方便等缺陷。随着油气田不断地勘探开发生产和油田综合含水的上升，生产污水量也逐年增加（2005年已达1000立方米），原来的COD电解处理工艺已满足不了实际生产的需要，对污水处理系统进行扩容和寻求新的处理技术势在必行。
1 终端污水特性的试验研究
污水生物处理技术是利用污水中的细菌、真菌以及原生动物、后生动物等微生物的作用，分解污水中的污染物，从而实现污水净化。按照污水生物处理的条件，又可分为：厌氧生物处理和好氧生物处理两种。
中海油湛江分公司与桂林工学院于2002年7月22日签定了关于“涠洲终端处理厂污水CODCr环保达标研究”的合同。桂林工学院资源与环境工程系随后成立了研究项目组，并根据合同的要求立即开展工作。经过多次采集涠洲终端处理厂污水，分析化验、在实验室完成了多项实验后，又在现场开展了两个多星期的试验。为获得更加全面、准确的资料，研究项目组于2004年先后3次采集涠洲终端处理厂污水，系统研究了温度和厌氧处理时间对污水处理效果的影响。研究表明：
（1）涠洲终端处理厂污水COD为150～400mg/L，并具有盐度高，含硫化物高，水质水量均变化较大的特点。
（2）污水中BOD/CODcr的比值为0.38，具较好的可生化性，通过对微生物的驯化，可 以用生化法处理污水。但单一的厌氧生化处理和好氧生化处理均不能达标。而厌氧—好氧联合处理后的出水CODcr为15～85mg/L，完全可以实现CODcr达标。
（3）化学混凝可去除20%的COD，化学混凝—活性碳吸附联合处理可去除44%的COD，但处理后的出水均不能达标。
（4）在30-50度的范围内，温度对厌氧处理效果无明显影响。
2 污水处理技术方案的对比研究
厌氧+好氧组合工艺目前广泛的应用于中高浓度、难降级的有机废水。目前国内外厌氧反应器应用的主要类型有厌氧滤池（AF）、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧折流板反应器（ABR）、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）等。好氧反应器主要有接触氧化池、SBR反应器、氧化沟。曝气生物滤池等。鉴于本设计的水质水量特征，设计初步确定两个处理方案，并通过实验运行，评价其处理效果。
（1）方案一：UASB＋SBR组合工艺处理含油废水
UASB反应器和SBR反应器串连运行。升流式厌氧污泥床反应器是荷兰的Lettinga教授研究开发的一种高效厌氧生物处理反应器，其上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区，废水用泵连续或脉冲由反应器底部均匀进入污泥床区，与厌氧颗粒污泥充分接触反应，有机物被厌氧微生物分解成沼气。液体、气体与固体形成混合液流上升至装配式三相分离器，使三者很好地分离，颗粒污泥回流到污泥床内，沼气通过导管流入沼气柜，处理过的水由出水槽排走。反应过程约80％以上的有机物被转化为沼气，完成废水处理过程
序批式活性污泥法（简称为SBR工艺）是近年来引起国内外广泛重视、研究和应用日趋增多的好氧生化工艺之一。其工作核心是SBR反应池，该池集水质均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀等功能于一体，整个工艺简洁，运行操作可通过自动控制装置完成，管理简单，投资省。
SBR工艺的序批式包含两层含义：一是运行操作在空间上按序列、间歇的方式进行，由于污水大都是连续或半连续排放，处理系统中至少需要两个或多个反应器交替运行，因此，从总体上污水是按顺序依次进入每个反应器，而各反应器相互协调作为一个有机的整体完成污水净化功能，但对每一个反应器则是间歇进水和排水；二是每个反应器的运行操作分阶段、按时间顺序进行，典型的SBR工艺的一个完整的运行周期由五个阶段组成，即进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段，从第一次进水开始到第二次进水开始称为一个工作周期。
进水阶段是反应池在短时间内接纳需要处理的污水，同时起到调节和均质的作用，此阶段可曝气或不曝气。反应阶段是停止进水后的生化反应过程，根据需要可在好氧和缺氧条件下进行，也可两种条件下交替进行，但一般以好氧为主。沉淀阶段停止曝气，进行泥水分离。经过一定时间的沉淀，进入排水阶段，利用排水装置将上清液排出反应池。排水结束到第二次进水的时间间隔为闲置阶段，这一阶段曝气或不曝气均可，此时通常不进水，而是通过内源呼吸作用使微生物的代谢速度和吸附能力得到恢复，为下一个周期创造良好的初始条件。在每一个运行周期内，各阶段的运行参数都可以根据污水水质和出水指标进行调整，并且可根据实际情况省去其中的某一阶段，还可以把反应期与进水期合并，或在进水阶段同时曝气等，系统的运行方式十分灵活。
（2）方案二：ABR＋SBR组合工艺处理含油废水。
厌氧挡板式反应器和SBR反应器串连运行。折流式厌氧反应器（Anaerobic Baffled Reactor）是Bachman和McCarty等人于1982年前后提出的一种新型高效厌氧反应器。厌氧挡板式反应器内部垂直于水流方向设多块挡板来保持反应器内较高的污泥浓度以减少水力停留时间。挡板把反应器分为若干个上向流室和下向流室。上向流室比较宽，便于污泥聚集，下向流室比较窄，通往上向流的导板下部边缘处加 60°的导流板，便于将水送至上向流室的中心，使泥水充分混合保持较高的污泥浓度。当污水COD浓度高时，为避免出现挥发性有机酸浓度过高，减少缓冲剂的投加量和减少反应器前端形成的细菌胶质的生长，处理后的水进行回流，使进水COD稀释至大约5～10g/L，当污水COD浓度较低时，不需进行回流
虽然在构造上ABR可以看作是多个UASB反应器的简单串联，但工艺上与单个UASB有显著不同。UASB可近似地看作是一种完全混合式反应器，而ABR则更接近于推流式工艺。与Lettinga提出的SMPA[1]工艺对比，可以发现ABR几乎完美地实现了该工艺的思路要点。首先，挡板构造在反应器内形成几个独立的反应室，在每个反应室内驯化培养出与该处的环境条件相适应的微生物群落。例如ABR用以处理葡萄糖为基质的废水时，第一格反应室经过一段时间的驯化，将形成以酸化菌为主的高效酸化反应区，葡萄糖在此转化为低级脂肪酸（VFA），而其后续反应室将先后完成各类VFA到甲烷的转化。通过热力学分析可知，细菌对丙酸和丁酸降解只有在环境H2分压较低的情况下才能进行[2]，而有机物酸化阶段是H2的主要来源，产甲烷阶段几乎不产生H2。与单个UASB中酸化和产甲烷过程融合进行不同，ABR反应器有独立分隔的酸化反应室，酸化过程产生的H2以产气形式先行排除，因此有利于后续产甲烷阶段中丙酸和丁酸的代谢过程在较低的H2分压环境下顺利进行，避免了丙酸、丁酸过度积累所产生的抑制作用。由此可以看出，在ABR各个反应室中的微生物相是随流程逐级递变的，递变的规律与底物降解过程协调一致，从而确保相应的微生物相拥有最佳的工作活性。其次，同传统好氧工艺相比，厌氧反应器的一个不足之处是系统出水水质较差，通常需要经过后续处理才能达标排放。而ABR的推流式特性可确保系统拥有更优的出水水质，同时反应器的运行也更加稳定，对冲击负荷以及进水中的有毒物质具有更好的缓冲适应能力。值得指出的是，ABR推流式特点也有其不利的一面，在同等的总负荷条件下与单级的UASB相比，ABR反应器的第一格不得不承受远大于平均负荷的局部负荷。以拥有五格反应室的ABR为例，其第一格的局部负荷为其系统平均负荷的5倍，如何降低局部负荷过载的不利影响还有待于深入探讨。
ABR的工艺特性与其水力特性紧密相关。对于ABR的水力学特性，A.Grobicki、D.C.Stuckey和天津大学的郭静[3]研究表明：ABR反应器在没有回流和搅拌的条件下，混合效果良好，死区百分率低。反应死区可以分为生物死区和水力死区，生物死区来源于污泥所占的体积以及污泥对水力条件的改变；水力死区则可通过改善反应器构造设计而减小。在单个反应室内，水力特性接近于完全混合式，而从整体效果上看，则近似于推流式。由于ABR的水力特性较复杂，二者均未能就其流态提出一个较好的数学模型。其水力死区的计算借用了化学反应工程中反应器的流态模型，其合理性尚待进一步考证。
关于ABR的工艺特性研究，最早是由A.Bachman和P.L.McCarty等人所做。ABR反应器运行时污泥床层（常为颗粒污泥）处于流化状态，废水中基质的降解和微生物代谢产物的排除均须经由颗粒污泥表面通过扩散作用完成。试验中ABR的负荷可高达36gCOD/L。此外W.P.Barber和D.C.Stuckey[4]研究了ABR的启动特性，结果表明，固定进水基质浓度而逐步缩短HRT的启动方式优于固定HRT而逐渐增大进水基质浓度的启动方式。另外，ABR对水力负荷冲击响应迅速但恢复却快于浓度负荷冲击。在高水力负荷条件下，反应器内的短流现象是造成污泥流失的主要原因。A.Grobicki和D.C.Stuckey[5]研究了以葡萄糖为基质的ABR在稳定状态和冲击负荷情况下的运行特性，系统分析了酸化过程以及甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等中间产物在不同运行状态下沿流程的分布积累状况。与其它反应器在冲击负荷条件下不同的是，ABR中甲酸并非是很重要的电子受体。此外，无论是在水力或是在浓度负荷冲击下，ABR均表现出良好的稳定性能，因此有可能适用于工业废水处理。
（3）方案比选。
根据涠州终端处理厂污水平流式厌氧处理实验报告，UASB+SBR联合处理含油废水实验结果，ABR+SBR联合处理实验结果
对比UASB+SBR组合工艺、ABR+SBR组合工艺处理含油废水实验结果，从工艺的运行管理，处理效果、耐冲击负荷等方面对两个方案进行比较。比选方案的主要区别在厌氧处理反应器的选择上，两种不同厌氧反应器比较如下：
①构筑物结构：UASB池体结构较复杂，其三相分离器对设计要求较高，且单反应器存在明显的床体水流沟流的现象；ABR反应器采用多格室结构代替单室反应器结构，无专用的气固液分离系统，结构简单。
②反应启动时间：UASB污泥驯化期40天以上，不宜间歇运行，污泥床破坏后重新启动困难；ABR污泥驯化期在20天左右，各隔室的微生物随流程逐级递变，可间歇运行。
②设计、运行管理：UASB的三相分离器对设计和运行的要求较高，处理低浓度污水时，有机物浓度低，产气量少，污泥间无良好的间隙性，有机物和污泥的传质作用较差，处理效率受到一定限制，且为使UASB布水均匀，反应需设搅拌器使泥水充分接触，这在实际工程中较难控制。ABR不需要专门的布水系统，也不需要设置专用三相分离器，其运行管理简单。
④成本及运行费用：根据有关资料显示，在处理相同负荷的有机废水，UASB与ABR相比，一次性成本和常年运行费用均较高。
综合以上分析研究成果及现场试验，虽然实验结果说明UASB+SBR组合工艺、ABR+SBR组合工艺都能有效地处理本设计含油废水，但厌氧段宜采用处理原理和效果相似，且运行管理方便的ABR反应器。最后确定了处理的最佳方案为：原水调节池厌氧生化好氧生化沉淀（过滤）出水。其中，反应体系中，厌氧生化处理采用了平流式厌氧处理法。
3 污水生化处理系统工艺原理
根据涠州终端处理厂污水处理小试、中试报告，污水通过采用化学混凝法处理、好氧处理、厌氧+好氧组合工艺对比实验确定污水处理以生物处理技术为主体，采用“厌氧+好氧＋过滤”工艺，污水首先进入厌氧池进行厌氧处理，厌氧池设计采用“折流板式厌氧反应器”（ABR），该反应器的设计水力停留时间为36小时，原污水利用厌氧微生物（主要是厌氧菌）将废水中的可溶性的高分子有机物和不溶性有机物降解为低分子的有机酸、醇及二氧化碳、氨、硫化氢等气体，并放出细菌生长、活动所需的能量。污水中的有机物得到降解的同时废水的可生化性得到改善，COD去除率为20%～30%。厌氧出水再泵入“序批式生物反应器”（SBR）内进行好氧生化处理，SBR设计的运行周期为12h（进水1h，曝气8h，沉淀2h，排水1h）。剩余污泥进入浓缩池浓缩处理后经过脱水处理后将泥饼外运填埋处理。SBR处理出水通过滗水装置排入过滤池，经过滤池的滤料层后截留了SBR池出水中可能残留的悬浮颗粒。过滤池处理后出水经储水池后达标排放
（1） 本工艺采用生化（ABR+SBR）组合工艺对污水进行处理。污水进入厌氧池进行厌氧处理，再泵入SBR池内好氧生化处理，污泥回流至厌氧反应池，多余污泥进入浓缩池浓缩处理后经过脱水处理后将泥饼外运填埋处理。处理后出水经贮水池后达标排放。
（2）工艺采用了处理技术工艺成熟，所设各构筑物的功能明确，组合合理，处理过程中运行稳定，操作简单，便于管理，通过各构筑物的综合处理，相关指标可达到国家污水综合排放的一级标准。
（3）SBR反应池特点：SBR反应池设置多个反应池，其运行操作在空间上按序列、间歇的方式进行，污水采用连续处理排放；反应池运行灵活，在一个运行周期内，各阶段的运行参数都可以根据污水水质和出水指标进行调整。
（4）ABR反应池特点：采用多格室结构代替单室反应器结构，无专用的气固液分离系统，结构简单；不需要专门的布水系统，也不需要设置专用三相分离器，其运行管理简单；反应启动时间，ABR污泥驯化期在50天左右，各隔室的微生物随流程逐级递变，可间歇运行。
（5）成本及运行费用：根据有关资料显示，在处理相同负荷的含油有机废水，SBR＋ABR工艺，一次性成本和常年运行费用均较低。
4 污水处理效果分析
涠洲终端污水处理项目于2005年8月1日正式开工建造，2006年4月28日全面竣工投用，采用的“厌氧 + 好氧 ＋ 过滤” 处理含油污水工艺，是集各成熟、高效处理单元的合理组合，经过三年时间的运行证明，本污水处理流程耐冲击负荷、操作简便、运行稳定。同旧的污水处理装置相比较，污水处理量满足了现场的实际需要，节约了大量的电力资源、减轻了操作难度、减少了大量的设备维修和维修成本。经当地环境监测站的多次监测结果表明，经过生化处理后的污水水质达到设计排放标准，符合国家一级排放标准的指标要求。
参考文献
[1]Grobicki A，Stuckey D C.Hydrodynamic Characteristics of the Anaerobic Baffled Reactor.1991.
[2]Perter N Hobson，Andrew D Wheatley.Anaerobic Digestion—Modern Theory and Practice.1994.
[3]郭静，李清雪，马华年等.ABR反应器的性能及水力特性研究中国给水排水，1997.
我校给水排水工程专业实验教学主要是《普通化学》、《水分析化学》和《水处理微生物学》配套的基础实验以及为《水质工程学》配套设置的32学时的水处理实验技术，同时4学时的《建筑给水排水工程》演示实验，使学生通过实验教学加深对水处理基本原理的理解，培养学生实验方案设计的初步能力、一般实验技能、实验仪器、设备的基本应用及进行科学研究的初步能力，但在多年教学中发现实验教学存在一定的问题。
1.1实验教学得不到重视，实习环节不系统作为新升本不久的地方院校，教学中多注重工程设计环节教学实践及能力培养，忽略了实验教学的重要性。水质工程学实验教学从属相应的理论课程，是水处理理论结果的验证和演示，是理论教学有效补充，对但实验教学内容陈旧，多为演示及验证性实验，导致教师对实验重视不够。在有限的时间内，学生按照事先给定的实验指导书中的方法和步骤进行操作，得到相应的实验数据，填入实验报告单，得到实验之前就已经知道的结论。这种实验教学方式导致学生在实验过程中处于被动地位，学生主观能动性和积极性得不到发挥，对实验教学环节不够重视，更谈不上创新意识、独立分析问题和解决问题能力的培养。
1.2专职实验教师缺少，教师积极性不高课程授课教师一般重视课程理论教学与工程实践项目，不愿意将精力放在实验教学上，实验室缺少专职实验教学指导教师，目前本校给水排水工程水处理实验室仅有专职教师一人，既要进行实验室仪器设备的日常维护和文件管理，还要兼顾部分理论课教学，且实验室管理人员没有得到应有重视，工作积极性不高，尤其是对待实验教学方面，多以匆匆按照指导书的内容完成了事，最终导致学生实验小组人数尽可能多，实验内容尽可能少，实验过程尽可能简化，实验报告书批阅不仔细。
1.3实验设备利用率低，先进检测设备少由于学校办学条件限制及实验室面积和实验经费原因，实验仪器设备台套数较少；另外，实验室设备管理体制不够完善，设备共享性差，致使设备利用率低。同时实验室管理手段还比较落后，管理水平低，实验室实行的依然是比较落后的、传统的封闭式管理方式。实验室设备服务对象单一，各项管理制度依然不健全，实行封闭式管理，严重影响设备利用率。由于资金问题，实验室大型的实验仪器设备基本没有，实验室综合性人才普遍比较缺乏，同时具有较强专业背景的授课老师忙于理论教学及横向工程项目，疏于对专业仪器设备的掌握和实验课程教学，导致实验室现有设备作用不能充分发挥，造成设备利用率低。
2开放性实验教学体系的建立
2.1开放性实验教学内容组成体系凭借学校应用型人才培养的战略实施和湖南省省级特色专业建设契机，根据“弱化验证性实验，强化综合、设计性实验”新的教育发展趋势，以及“验证型实验巩固理论知识，综合实验提高综合素质”的教学思想，利用现有资源，对原实验教学内容进行重组，选择一些综合性强、设计性强、工程背景较强的实验进行重新设计，构建“基础实验—综合实验—开放性实验”多层次实验教学体系，加大综合、设计型实验力度，并以开放性实验适应不同层次的学生要求，形成新的实验教学体系，着力培养学生自主学习和动手能力，使学生学习本课程后能够到水处理厂经过短暂培训后直接上手操作。基础实验主要包括普通化学实验、水分析化学实验、水处理微生物学实验及水力学实验，实验过程主要由学生预习实验报告，教师利用PPT讲解实验基本要求、分析仪器和相关设备原理、实验流程及操作过程、数据处理要求等，学生在教师指导下完成。根据实验室教学条件采用以一个或者半个班为单位，一般按4~6人一组，分工协力完成本组实验，理论课主讲教师与实验指导教师共同指导，保证每个学生亲自动手完成实验。综合性实验是指实验内容涉及专业课程综合知识或与本课程相关课程知识的实验。综合实验要求指导教师给定实验目的要求、实验条件及所学理论知识和基础实验操作技能，由学生自行设计实验方案并加以实现；实验过程中，学生自行根据实验基本要求及目的制定实验计划，经老师同意后完成实验。实验指导教师根据学生实验的需要，在实验器材与药品上配合完成学生完成综合性实验。开放性实验主要针对学有能力、学有兴趣的学生设置的针对性实验项目。实验主要依靠学生自主设计，在掌握基础实验、部分综合实验操作技能的前提下，进行自选项目的实验，采取4~6人小组预约方式，实验在指导教师的辅助下由学生自主完成。学院根据实验项目需要给予不同程度的经费资助，实验完成后由指导教师组织相关教师进行项目答辩，通过答辩后相关资料交由院部整理备案。
2.2开放性实验教学管理体系开放性实验单独设课，指导教师单独计算教学工作量，实验课程由教学及科研经验丰富的教师担任，专职实验教学人员辅助教学与指导，实现实验室的全面开放或阶段性开放。实验前实验小组人员必须掌握给排水专业实验仪器的使用和操作技能，熟悉掌握实验任务书、指导书及操作步骤，学生进行网上预约前，需由实验指导教师核准实验小组对实验的准备工作后可进入预约系统，预约成功后按预约时间进入实验室按实验目的和要求完成实验项目，实验指导教师负责答疑和考查，实验室专职教学人员负责监督实验仪器设备的使用和操作指导。实验完成后，实验仪器设备需提交给实验专职教师进行核查。实验完成后将实验报告提交给实验指导教师审查，由实验指导教师组织进行答辩，进行实验成绩评定，并将考核结果及存在的问题及时在实验教学平台网上公布。对实验资料交由院部归档管理，学生随时可以查阅实验完成和考核结果。
2.3开放性实验教学保障体系开放性实验教学的顺利进行，需要完善的保障体系支持。首先，教研室教师对本专业开放性实验教学的顺利开展大力支持，开放性实验教学选择科研经验丰富、专业知识全面的的老师担任，实验室专职教师进行辅助，教研室教师集体进行开放性实验教学评估，形成比较完善的开放性实验教学指导和监督体系。其次。学院对于开放性实验均给予经费支持，支持力度也在逐年增大；此外，本专业为湖南省特色建设专业，对实验耗材有专用经费进行支持，可确保开放性实验的顺利完成。学校给水排水特色专业建设网站上建立了实验教学网络平台，形成给排水开放性实验室教学网络辅助教学。再次，针对给排水开放性实验教学的特点与需要，建立了灵活的实验室教学管理制度，方便实验的顺利开展。针对教师重视理论课教学、忽视实验教学的情况，经学院批准，制定了教师参与开放性实验教学的工作量计算方法，规定理论课教师必须参与实验课的教学与实验室管理。
3学生工程设计能力的培养
给水排水工程专业具有实践性强、工程应用背景浓厚的学科特点，学生除应掌握扎实的专业理论知识外，还需培养动手能力、团队协作精神、工程实践能力和专业理论知识应用能力，实现复合应用型人才的培养目标。鉴于CAD课程在给排水工程规划设计中的重要性，在专业课教学中，调整了给排水CAD的教学大纲，在工程实践性极强的《泵与泵站》、《给水排水管网系统》等课程的课程设计之前完成给排水CAD的教学，相关课程设计要求学生运用CAD设计软件完成，初步锻炼学生运用CAD软件进行工程初步设计的能力。吸收专业知识掌握好、CAD软件运用熟练的学生进入教研室老师组建的市政工程设计室参与老师横向社会服务项目的完成。近年来，学生在教师负责的横向课题如水资源规划、给水工程专项规划、排水工程专项规划、给排水管道施工图设计及给水厂初步设计等领域发挥重要作用。此外，每年教研室均组织给排水设计大赛，吸收设计能力强的学生进入设计室学习与工作，做到设计室向学生的开放。从实际结果看，进入设计室的学生在教师指导下，工作热情积极，服从设计室管理与调配，工作中不计报酬，以锻炼自身的工程设计能力为目的，其自身工程设计能力均有较大提高。
4开放性实验教学存在的问题
本校给排水开放性实验教学由于组织实施时间较短，实际运行中存在较多问题。由于开放性实验具有独立性、设计性及创造性等特点，在实验过程中，指导教师只负责实验方案的审查，实验过程的指导。实践证明，开放性实验教学有助于地方高校应用型人才的培养。结合本校给排水工程开放性实验室的运行，开放性实验教学存在以下问题：
4.1重设计、轻实验开放性实验教学对提高给排水专业实验教学及理论知识的提高具有重大意义。但多年形成的教学传统短时间内仍难以改变。重社会服务项目、轻纵向科研的教学风格也使得学生更加注重自身工程设计的能力培养，学生对实验项目不够重视，认为实验对其将来要从事的工作帮助不大，心理上的不重视也导致了开放性实验实施的困难性。对此，学科带头人向学生强调了实验的重要性和必要性，统一思想认识，调动学生的积极性。因此，开放性实验教学的实施仍然需要较长一段时间的认知过程。
4.2经费投耗大开放性实验教学势必增加实验器材及药材的耗用量，加上原来实验室器材基础薄弱，先进的实验设备少，这都给给排水开放性实验的顺利开展增加了难度。学院以“湖南省给水排水工程特色专业”和学校“应用型人才培养”的目标为契机，加速了给排水实验室实验仪器的更新，自行设计制作了部分实验器材，并对实验耗材进行统一管理，从各方面尽量做到节约。虽然目前有特色专业专项经费支持，但从长远发展来看，仍面临经费短缺现象，需要多方面拓展经费来源。
4.3实验内容及组织难度大开放性实验的目的在于提高给排水实验教学的内容和层次，实验内容注重学生理论知识的应用和综合专业能力的培养，提高学生独立解决问题和团结协作的能力。由于各种条件限制，开放性实验的选题遇到较多困难。指导教师根据实验室条件、专业研究热点以及纵向科研项目在给水处理、污水处理及生态环境等方面给予选题指导，最大限度地丰富学生的选题范围。同时，鼓励学生结合自己的兴趣，踊跃参加校级、省级大学生科技创新项目的申报和研究工作。由于开放性实验的特殊属性，实验过程中耗材的增加、实验仪器的损坏以及实验时间的安排等因素均给开放性实验的组织带了了难度。
5结束语
1 土壤物理学课程的特点
土壤学研究主要分为土壤物理和土壤化学两大类。土壤物理学是土壤学的一个分支，且研究历史悠久。土壤是一种成分复杂发育于地球陆地表面能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。土壤是由三相物质组成的复杂团聚体，土壤物理学则是研究组成土壤的三相物质（固相、液相、气相）的物理运动规律。故土壤物理学广泛涉及物理学、水力学、数学、空气动力学等多学科基础知识。土壤物理学的核心内容是土壤颗粒、土壤结构和土壤水的运动规律。
南京信息工程大学应用气象学院是以气象在各行业应用为研究领域的学院，其前身是农业气象学。土壤作为大气与地面接触的重要环节，是物质交换和能量传输的重要载体，学好土壤物理学对应用气象学专业的学生来说意义重大。农业微气象是农业气象的重要组成部分，土壤中水汽热的组成对农业微气象有着重要影响。总而言之，土壤物理学课程对应用气象专业学生开展深入的基础研究，明确物理过程有着不可或缺的作用[1-2]。
大田实验是应用气象等一些农业类专业必要的研究手段，作物在田间的生长离不开土壤，学习土壤物理学可以让学生明确农田土壤质地、土壤类型、土壤干容重、土壤饱和导水率等基本土壤参数，这些参数在科技论文写作中是基本的试验地背景资料，当前很多科技论文不注重试验地背景资料的介绍，尤其是一些中文期刊。实验数据可重复，详细可靠是一种最基本的科学态度，也是严谨科学态度的基础。土壤物理学的课程的开展可以让学生了解如何测定或者获得土壤背景参数，为科技论文的写作打下基础[3-4]。
2 土壤物理学课程教学中存在的主要问题
目前我校应用气象学院土壤物理学学时不足，现有的教学内容过于深奥，学生学习以气象专业为主，土壤物理的深奥公式学生很难听懂，也很难应用于实践，这是我们应该改革的重要内容。
土壤物理学是一门实践性很强的课程，由于种种原因，本课程只有理论讲解，没有实践教学内容，在实践教学的开展上困难重重。实验器材短缺，虽然具备个别土壤物理学实验的开展条件，但限于教学规定学校管理等方面原因，还是很难实施。实践教学经费也基本没有，实践教学更是无从谈起；土壤物理学实践教学实验应为小班教学，这样才有利于提高实践教学效果，但于此同时，教师的工作量也会加大。实践教学应提供土壤物理学实验场地，有足够大的试验台给学生开展实验。最后，实验区土壤样本少，最好能到其他地区多搜集一些土壤样本，为学生实验提供素材，有利于学生加深对土壤物理学课程的认识。
3 土壤学课程教学的变革措施
3.1 合理选取教学内容
针对应用气象学专业特点，土壤物理学学时有限，所以要讲授传统土壤物理学上所有内容不现实，也没有必要，故需要在教学过程中及时调整教学内容，突出应用气象学领域相关的土壤物理学课程的特点和重点。
教学内容的选取主要有如下措施：首先，明确应用气象学相关的土壤物理学重点内容，包括土壤物理学概念，土壤的粒径组成，土壤的三相组成，土壤质地的分类及确定方法，土壤特征曲线等基本物理参数的概念，意义及测定方法。随着技术的进步，测定方法有了哪些革新，可以提高效率。其次，土壤中的化学、微生物、溶质方面的知识是土壤化学方面的内容，但土壤溶质运移属于土壤物理的范畴，这部分内容交给学生自学，自己查阅文献，并能制作幻灯片讲给其他同学。再次，加强实验课的开展，实验课对土壤物理这门课程尤为重要，通过土壤物理实验，学生可以对理论知识更加了解，并能增强学生的动手能力，分析问题解决问题的能力，故需要在32学时中拿出8到10个学时开展土壤物理实验教学，并合理安排实验内容，如土壤质地类型的测定实验，土壤水分测定实验，土壤容重、饱和导水率试实验等要重点开展。通过以上理论教学内容的优化和实践课程选取的结合，充分调动学生积极性，保证了土壤物理学课程基本理论的讲授和巩固，提高了学生的动手能力。
3.2 选取合理的教学方法
教学内容的优化是课程的灵魂，教学方法的选取则是教学内容能否发挥其教学效果的关键。针对应用气象类专业土壤物理学课程特点，重点集中在土壤基本的物理参数，水、气、热的转化上，在这些部分要多与专业结合起来讲授，学生更喜欢学习与自己专业密切相关的课程，这与他们今后的就业或科研紧密结合。土壤物理学有许多的假设，讲这些假设的缘由一一讲来学生可能兴趣不大，但实际生活中土壤物理的应用有很多，如常说的反滤层在花盆中的应用，将反滤层的设置，基本原理，用途给学生讲清楚，学生们还是很爱听讲的，与实践相结合也是课堂教学的一个趋势。最好的教学方法就是理论联系实际，将理论问题与实际问题结合起来更能吸引学生，让学生在喜闻乐见中掌握复杂的理论知识，如果能将一些涉及土壤物理的小实验搬到课堂上，相信学生会更喜爱这门课程。
教学过程中不仅要将理论知识讲好，还要结合课堂效果来适当引入学生感兴趣的内容，激发学生的学习兴趣，提升课堂讲授的效果。例如，讲一段理论知识后要引入现在科研中存在的问题，如果在学术论文材料中的实验部分中涉及到土壤部分，一定要介绍土壤的参数，这是一直科学严谨的表现，这样学生才会集中注意力。很多同学还不清楚如何查阅参考资料，可以适当的给同学们介绍一下各个著名数据库的使用，为他们今后的发展提供一些帮助。
除了以上一些方法，还应该多提问，让学生进行适当的思考，如果不能当场回答则可以作为课后作业，让学生自己去找答案，下一次课让学生将自己找到的答案介绍给所有的同学听，这样不仅可以充分调动学生积极性，而且又能熟练掌握理论知识，锻炼学生们查阅文献，言语表达能力。总之，所有的新颖的教学方法都是为了将枯燥的知识顺利的教授传递给学生，避免死记硬背，这样学生才会激发兴趣，学习才会有主动性。
3.3 课程考查方式的改革
以前课程基本是考试，包括名词解释、选择、简答、计算或论述，随着教学的深入，对于应用气象系的学生来说，土壤物理学并非主干课程，最终的考核除了平时成绩外，实验部分可以用实验报告的形式来完成，学生通过亲自操作，将实验步骤，注意事项弄清楚，并能发现问题，提出解决方案，这是最理想的状态；课堂讲授部分可以让学生选取自己最感兴趣的部分，去查阅文献，制作幻灯片，在老师的指导下给大家做一个简短的交流，将自己的看法和想法展示给大家，不仅可以掌握知识，又锻炼了学生的能力。
